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马铃薯甲虫对吡虫啉抗性的测定

中华园林网　 2006-11-25 　 　

遗传方式和机理研究 赵建周1，2 Bishop A. Beth2 Edward J. Grafius2 (1中国农业科学院植物保护研究所 北京 100094 2Department of Entomology，Michigan State University，East Lansing MI 48824 USA) 　 摘 要 美国自1995年开始应用吡虫啉防治马铃薯甲虫[Leptinotarsa decemlineata (Say)]，到1997年，纽约州长岛地区马铃薯甲虫成虫和2龄幼虫对吡虫啉的抗性指数已分别达到110.8和13.2倍。对成虫测定结果表明，其抗性为常染色体多基因控制的不完全隐性遗传，显性度为-0.23。用增效剂PBO和DEF预处理抗性种群成虫，结果表明，增效剂对吡虫啉有显着的增效作用，增效指数分别为6.0和2.6倍，而在敏感种群中则无增效作用，证明多功能氧化酶和酯酶的解毒代谢增强是重要抗性机理。 关键词 马铃薯甲虫 吡虫啉 抗药性 马铃薯甲虫是世界著名的毁灭性检疫害虫，其寄主范围有茄科的20种植物，以茄属为主，最适宜的寄主是栽培的马铃薯。该虫繁殖能力强，传播途径多，自1920年左右从北美洲传入西欧后，以每年约100 km的速度向东扩散，1949年传入前苏联[1～2]，1979年在前苏联(现为哈萨克斯坦)已扩展到与中国的边界地带，据预测将于2003年到达日本海和北朝鲜的沿海地区[3]。据CAB 1991年发表的害虫分布图，该虫分布于欧洲、北美洲、非洲和亚洲的30多个国家，其中在亚洲有伊朗、土耳其和中国新疆[4]，因此受到我国有关部门和地区的极大关注。 马铃薯甲虫极易产生抗药性。自50年代中期在北美洲普遍对DDT产生抗性之后，尽管40多年来不断开发和应用了多类不同作用方式的杀虫剂，然而该虫能很快对各种药剂产生抗性[5]。到90年代中期，在美国大部分马铃薯种植区允许使用的对马铃薯甲虫的特效药剂，只有内吸性杀虫剂吡虫啉(imidacloprid)；该药剂在美国登记后于1995年开始商业化应用，成效显着，但到1996年即在密执安州(Michigan)检测到马铃薯甲虫低水平的抗性[6]，在此基础上，我们研究了对吡虫啉的抗性水平、遗传方式和机理，现将研究结果报道如下。 1 材料与方法 1.1 供试昆虫 马铃薯甲虫敏感品系(S)，1995年采自密执安州Houghton县的有机农场，该农场自1981年建立后未使用过任何化学农药。 抗性品系(R)于1997年7月30日采自纽约州长岛地区，该农场于1995和1996年每年施用吡虫啉4次，1997年采虫前已施用吡虫啉2次，但未能有效控制马铃薯甲虫的危害。上述品系均在室内用未经农药处理的马铃薯植株饲养，温度25± 1℃、光照16小时。 1.2 供试药剂 吡虫啉98.7％原药，Bayer公司(Kansas City，Missouri，USA) 提供；增效醚(PBO，98％) 和脱叶磷(DEF，98.6％)，Chem Service公司 (West Chester，PA，USA) 生产。 1.3 抗性遗传方式测定 以单对交配方式，设R和S品系间的正交、反交(F1，各20对)和回交(BC，S雌 F1雄，10对)，分别测定亲本(R、S)和F1、BC后代对吡虫啉的毒力。抗性显性度的计算参照 Stone (1968) 方法[7] ，并根据 Preisler等 (1990)方法[8] ，用卡方分析(c 2)对BC后代测定结果进行单基因遗传适合性检验。 1.4 毒力及增效作用测定 均采用点滴法。吡虫啉用丙酮溶解稀释，每个测定设5～6个浓度梯度(对BC后代为8个)，每个浓度最少3次重复，每重复测定10头。成虫为羽化化后1～2周测定，用Hamilton微量点滴器将1m l药液点于腹部；幼虫为2龄(4日龄，每头约5.5mg)，将0.22 m l药液点于腹背部。处理后放于塑料培养皿中，补充马铃薯叶作食料，在25± 1℃、光照16小时条件下3天后检查死亡率，并用机率值分析法在微机上计算毒力值等。两个LD50值的95％置信限完全不重迭时视为差异显着。 在进行成虫的增效作用测定时，先用1 m g的PBO或DEF进行预处理，1 小时后在按上述方法用吡虫啉处理。所用增效剂的剂量为敏感品系的最大无反应剂量。其它方法同毒力测定。 　 2 结果与分析 2.1 马铃薯甲虫对吡虫啉的抗性测定 吡虫啉对马铃薯甲虫的田间药效[9]和生物活性很强，如对敏感品系(S)的LD50值成虫为0.026m g/头，比氰戊菊酯等菊酯类杀虫剂的LD50值 (0.2～0.5 m g/头) 低10倍左右；此外2龄幼虫的LD50值为0.60ng/头，其敏感性是成虫的43.3倍。与该敏感品系相比，1997年采自纽约州长岛地区马铃薯甲虫成虫和2龄幼虫，对吡虫啉的抗性指数(RR)分别为110.8和13.2倍 (表1)。 表1 美国纽约长岛马铃薯甲虫对吡虫啉的抗性测定 虫态 品系 b (SE) LD50 (95％置信限) 1 抗性指数 成虫 S 3.24 (0.41) 0.026 (0.020～0.032) 1.0 　 R 1.84 (0.35) 2.88 (1.87～4.46) 110.8 幼虫 S 3.25 (0.52) 0.60 (0.40～0.92) 1.0 　 R 1.98 (0.45) 7.91 (5.23～12.0) 13.2 注：1 LD50值单位成虫为m g/头，幼虫为ng/头。 　 2.2 马铃薯甲虫对吡虫啉抗药性的遗传方式 通过测定S、R品系及其正、反交F1代成虫对吡虫啉的敏感性，证明其正、反交之间差异不显着，抗性显性度分别为-0.23和-0.20，其抗性为常染色体控制的不完全隐性遗传(表2)，对BC后代进行单基因遗传适合性检验证明，抗性为多基因控制（Pc 20.01，7）(数据此略)。　 表2 马铃薯甲虫对吡虫啉抗药性的遗传方式测定结果 品系 n b (SE) LD50 (95％置信限) (m g/头) 抗性指数 显性度 S 220 3.24 (0.41) 0.026 (0.020～0.032) -- -- R 180 1.84 (0.35) 2.88 (1.87～4.46) 110.8 -- R雌 S 180 1.56 (0.27) 0.16 (0.09～0.27) 6.2 - 0.23 S雌 R 180 1.87 (0.29) 0.17 (0.11～0.27) 6.5 - 0.20 合并 360 1.71 (0.20) 0.16 (0.12～0.23) 6.2 - 0.23 　 2.3 增效剂对吡虫啉的增效作用 用多功能氧化酶和酯酶的抑制剂PBO和DEF分别预处理马铃薯甲虫成虫，在抗性种群中对吡虫啉均有显着的增效作用，增效指数分别为6.0和 2.6倍；用增效剂预处理幼虫，只是PBO在抗性种群有显着的增效作用，增效指数为2.3倍。上述预处理在敏感种群中均无显着的增效作用，表明多功能氧化酶和酯酶的解毒代谢增强是马铃薯甲虫对吡虫啉产生抗药性的重要机理。 表3 增效剂预处理马铃薯甲虫对吡虫啉的增效作用 成虫1 　 幼虫2 LD50 SR3 RR 　 LD50 SR3 RR S 无 0.026 -- -- 　 0.60 -- -- 　 PBO 0.024 1.1 -- 　 0.47 1.3 -- 　 DEF 0.027 1.0 -- 　 0.58 1.0 -- R 无 2.88 -- 110.8 　 7.91 -- 13.2 　 PBO 0.48 6.04 20.0 　 3.41 2.34 7.3 　 DEF 1.10 2.64 40.7 　 7.42 1.1 12.8 　 注：1 LD50值单位为m g/头；2 LD50值单位为ng/头；3 SR为增效指数；4 增效显着。 3 讨论 吡虫啉是典型的新一代超高效杀虫剂，近年来已在我国多种作物的刺吸式害虫防治中发挥了重要作用，生产厂家也逐年增多，预计今后还会有结构类似的其它杀虫剂得到开发和应用，但有关害虫对其抗药性的研究国内报道较少。本研究表明，在美国纽约州长岛地区用吡虫啉防治马铃薯甲虫仅3年，其成虫即对吡虫啉产生了110.8倍的抗药性，并在田间出现防治失效问题。因此，吡虫啉潜在的抗性风险较大，我国需要及早开展抗药性监测与治理工作，并需重视同类药剂间是否存在交互抗性问题。 研究结果初步证明，马铃薯甲虫多功能氧化酶和酯酶的解毒代谢增强是对吡虫啉产生抗药性的重要机理，但因两种增效剂不能完全克服抗性，说明还存在其它未知机理，例如靶标敏感性降低机理等，有待进一步研究。 　 参 考 文 献 王春林，赵建周 (主编). 马铃薯甲虫. 北京：中国农业出版社，1994 赵建周. 国外马铃薯甲虫发生危害与防治概况. 植物保护，1995，21(4)：35～36 Jolivet P. Colorado potato beetle attack Asia. Review of Agricultural Entomology 1992，80(1)：1017 CAB. Distribution Maps of Pests：Leptinotarsa decemlineata (Say). 1991，139 Bishop B A. Grafius E J. Insecticide resistance in the Colorado potato beetle. In Jolivet P H A. and Cox M L (eds.)，Chrysomelidae Biology，1996，1，355～377. SPB Academic Publishing，Amsterdam，The Netherlands Grafius E J. Bishop B A. Resistance to imidacloprid in Colorado potato beetles from Michigan. Resistant Pest Management 1996，8(2)：21～25 Stone B F. A formula for determining degree of dominance in cases of monofactorial inheritance of resistance to chemicals. Bull. WHO. 1968，38，325～326 Preisler H K，Hoy M A，Robertson J L. Statistical analysis of modes of inheritance for pesticide resistance. J. Econ. Entomol. 1990，83：1649～1855 Grafius E J. Economic impact of insecticide resistance in the Colorado potato beetle on the Michigan potato industry. J. Econ. Entomol. 1997，90 (5)：1144～1151（ 佚名）

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